一种城市热岛效应空间变化检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市管理技术领域，具体涉及一种城市热岛效应空间变化检测方法及 系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国城市化进程的快速推进，城市人口和用地规模不断膨胀的同时也导致了 无限增长的城市人口与有限的环境、资源容量之间的矛盾，城市已不堪重负，城市病也随之 产生。城市化(土地利用（建楼、修路等)和人为热排放等)影响往往主要通过城市热岛效应 加强来实现。以往的城市热岛研究主要采用代表路线观测和选点观测相结合的方法，这种 方法不可能全面同步的反映地面的热辐射状况。因此，随着遥感技术的发展，越来越多的学 者开始应用遥感图像的热红外波段来研究地面热状况。早期的研究一般利用气象卫星，观 测的密度只有一个观测值，但是已经大大的推进了热岛的研究。
[0003] 对于热岛效应的遥感研究已经有不少的研究人员做过相应的尝试，现有技术利用 遥感图像模拟城市温度的主要思路如:首先，建立亮温计算模式，将热红外图像的灰度值转 变为亮温(辐射温度)数据;再通过一定的回归分析模式;将亮温转化为地面的气温;最后应 用图像处理的方法，将图像所表达的热红外信息用符合视觉感受的颜色序列表达出来。在 以往的研究中，大多只注重到了其中的一个或两个方面，并没有形成一个完整的研究体系。
【发明内容】
[0004] 有鉴如此，有必要提供一种准确性高的城市热岛效应空间变化检测方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种城市热岛效应空间变化检测方法，包括下述步骤：
[0007] 步骤S110:对城市遥感影像进行预处理；
[0008] 步骤S120:构建城市遥感数据图像数据库；
[0009] 步骤S130:根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图；
[0010]步骤S140:根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息；
[0011] 步骤S150:根据所述时空分布信息分析城市热岛；
[0012] 步骤S160:根据所述城市热岛提出城市景观建议。
[0013] 在一些实施例中，步骤S110中，所述遥感影像包括ETM、N0AA、M0DIS影像。
[0014] 在一些实施例中，步骤S110中，所述预处理包括遥感几何校正和图像辐射校正，所 述遥感几何校正通过利用控制点改正原始图像的几何变形，所述辐射校正通过消除多时相 遥感中地物辐射差异的影响，使影像间同一地物类型具有相同的辐射量。
[0015] 在一些实施例中，步骤S130中，根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题 图，具体为：
[0016] 采用光谱直接比较法和分类比较法，从所述图像数据库中提取变化地区，再对变 化区提取变化数量和类型信息，最后得到准确的城市地表景观的多种专题图。
[0017] 在一些实施例中，步骤S130中，所述专题图包括地形地貌图、气候图、娱乐博彩场 所分布图、巴士路线图、巴士站分布图、教堂及庙宇分布图、公园分布图、主要景点及酒店分 布图。
[0018] 在一些实施例中，步骤S140中，根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信，具体 包括下述步骤：
[0019] 采用单窗算法对目标城市的多种专题图进行检测获取城市热岛的时空分布信息。
[0020] 在一些实施例中，步骤S150中，根据所述时空分布信息分析城市热岛，具体为:采 用软件FRAGSTATS，根据时空分布信息计算斑块平均面积、边界密度、形状指数、周长面积 比、平均最近邻体距离、聚集度指数描述城市景观变化。
[0021] 在一些实施例中，步骤S160中，根据所述城市热岛提出城市景观建议，具体为： [0022]利用地理信息系统空间统计分析手段重点分析城市热岛与植被比例、水体比例、 植被指数、建筑负荷强度、硬化地表比例、人口密度、道路密度的时空相互作用关系，提出城 市景观建议。
[0023]此外，本发明还提供了一种城市热岛效应空间变化检测系统，包括：
[0024]遥感影像处理模块，用于对城市遥感影像进行预处理；
[0025] 数据库构建模块，用于构建城市遥感数据图像数据库；
[0026] 城市专题图构建模块，用于根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图；
[0027] 时空分布信息模块，用于根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息；
[0028] 城市热岛分析模块，用于根据所述时空分布信息分析城市热岛；
[0029] 城市景观建议模块，用于根据所述城市热岛提出城市景观建议。
[0030] 本发明采用上述技术方案带来的技术效果在于：
[0031] 本发明提供的城市热岛效应空间变化检测方法和系统，通过对处理后的城市遥感 影像构建城市遥感数据图像数据库，根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图， 根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息，根据所述时空分布信息分析城市热岛，再 根据所述城市热岛提出城市景观建议，从而克服热岛效应空间分布与城市其他要素图层之 间的空间叠加算法难题，提高了城市热岛效应空间变化检测的准确性。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明提供的城市热岛效应空间变化检测方法的步骤流程图。
[0033] 图2为本发明提供的采用单窗算法对城市热岛变化进行研究的算法原理图。
[0034] 图3是本发明提供的城市热岛效应空间变化检测系统的结构框架图。
【具体实施方式】
[0035] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文 所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更 加透彻全面。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"及/或"包括一个或多个 相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037]如图1所示，为本发明实施例一提供的城市热岛效应空间变化检测方法，包括下述 步骤：
[0038] 步骤S110:对城市遥感影像进行预处理；
[0039] 优选地，步骤S110中，所述遥感影像包括ETM、N0AA、M0DIS影像。
[0040] 优选地，步骤S110中，所述预处理包括遥感几何校正和图像辐射校正。
[0041]其中，遥感几何校正就是利用控制点改正原始图像的几何变形，产生一幅符合地 图投影或图件表达要求的新图像，主要包括选取控制点、建立几何校正模型、图形重采样三 个步骤。图像匹配的误差应小于0.5个像元。
[0042]辐射校正就是消除多时相遥感中地物辐射差异的影响，使影像间同一地物类型具 有相同的辐射量，有利于样本点的选取和分类精度的提高。实际中，辐射校正可以分为:绝 对大气校正和相对大气校正两类。常用方法包括统计调整法、直方图匹配法、线性回归法和 大气阻抗植被指数法。
[0043]步骤S120:构建城市遥感数据图像数据库；
[0044]可以理解，通过对处理后的城市遥感影像进行整理，可以获取城市遥感数据图像 数据库。
[0045]步骤S130:根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图；
[0046]其中，所述专题图包括地形地貌图、气候图、娱乐博彩场所分布图、巴士路线图、巴 士站分布图、教堂及庙宇分布图、公园分布图、主要景点及酒店分布图。
[0047] 优选地，根据所述图像数据库中获取目标城市的多种专题图，具体为：
[0048] 采用光谱直接比较法和分类比较法，从所述图像数据库中提取变化地区，再对变 化区提取变化数量和类型信息，最后得到准确的城市地表景观的多种专题图。
[0049] 以深圳城市为例，收集深圳自然环境、城市现状、旅游资源等多种专题图，包括地 形地貌图、气候图、娱乐博彩场所分布图、巴士路线、巴士站分布图、教堂及庙宇分布图、公 园分布图、主要景点及酒店分布图等。采用先光谱直接比较法和分类比较法，提取变化地 区，再对变化区提取变化数量和类型信息，最后得到准确的城市地表景观定量信息。
[0050] 步骤S140:根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信息；
[0051] 优选地，根据所述专题图检测城市热岛的时空分布信，具体包括下述步骤：
[0052] 采用单窗算法对目标城市的多种专题图进行检测获取城市